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花朵作為植物的繁殖器官，是植物繁衍的重要投資。通常蟲媒傳粉的花朵往往具有大的花展示和生物量，花朵重量、花蜜生產(chǎn)、花色素的生產(chǎn)、花壽命的維持都需要投入大量的能量和資源。因此，植物對(duì)繁殖資源的投資和回收利用對(duì)于其適合度有重要影響。大多數(shù)植物的花朵都會(huì)凋謝或萎蔫，花朵凋謝過程中，植物母體往往會(huì)回收花蜜中的能量，以及花瓣中的能量和化合物。那么凋謝過程中轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)和能量都去了哪里呢？有三種可能的去向：1）如果花朵被授粉，這些資源用于同一朵花果實(shí)的發(fā)育；2）提供給同株其它花朵；3）如果是多年生植物，資源可能被回收到根部，用于第二年的生長和繁殖。然而，到目前為止，沒有嚴(yán)格的控制實(shí)驗(yàn)操作凋謝和不凋謝來驗(yàn)證上述的資源回收利用的可能去向。

中國科學(xué)院國際人才計(jì)劃訪問學(xué)者、澳大利亞麥考瑞大學(xué)Graham Pyke教授和中國科學(xué)院昆明植物研究所任宗昕副研究員和澳大利亞悉尼科技大學(xué)的同行合作，選取多年生的火鈴花科植物Blandfordia gandiflora為研究對(duì)象（圖1），檢驗(yàn)花朵凋謝過程中植物回收的花資源的去向。研究提出以下三個(gè)假說：假說1：萎蔫花朵中的資源回收后用于同一朵花種子的發(fā)育；假說2：萎蔫花朵中的資源回收后用于同一花序中其它花朵的果實(shí)發(fā)育；假說3：萎蔫花朵的資源用于第二年植株的開花。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為兩兩對(duì)照的花朵凋謝組和花瓣人為去除組。為檢驗(yàn)假說1，花瓣去除（實(shí)驗(yàn)組）和正常花朵凋謝（控制組）植株上所有花朵都人工異花授粉，假說預(yù)測(cè)花朵凋謝組種子產(chǎn)量（結(jié)籽率和種子重量）高于花瓣去除組；為檢驗(yàn)假說2，花序上的花均分為上下兩部分，上半部分花朵在兩種處理中均人工授粉，下半部分花凋謝組剪去花柱，去除組剪去花瓣和花柱，假說預(yù)測(cè)凋謝組種子產(chǎn)量高于去除組；為檢驗(yàn)假說3，兩種處理花均剪去花柱，去除組剪去花瓣，凋謝組保留花瓣，假說預(yù)測(cè)第二年凋謝組植株開花的比例更高。研究結(jié)果不支持假說1和2，支持假說3。研究首次表明萎蔫花朵的資源回收后，并未用于當(dāng)年同一花朵和同株其它花朵，而資源可能積累于根部用于來年植株的開花。因此，研究揭示了花朵凋謝對(duì)植物繁殖適合度的重要性。

研究成果以Why do flowers wilt?為題，發(fā)表于國際植物生物學(xué)期刊Plant Biology。Graham Pyke教授為第一作者，任宗昕副研究員為通訊作者。研究得到了國家自然科學(xué)基金（32271594）和中國科學(xué)院國際人才計(jì)劃訪問學(xué)者項(xiàng)目（2021VBA0014）的支持。Pyke教授與任宗昕副研究員建立有長期的合作研究關(guān)系，致力于植物花行為，特別是花蜜分泌行為和花凋謝行為研究。

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圖1. 研究對(duì)象火鈴花科植物Blandfordia gandiflora及花瓣去除實(shí)驗(yàn)

圖2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖

文：任宗昕